電解鋁廠消防給水系統的設計研究

張威

(沈陽鋁鎂設計研究院有限公司,遼寧沈陽 110001)

火災的發生是現實工作、生活中最常見、最突出、危害最大的災難之一,是直接關系到人民群眾生命財產安全的大問題。在電解鋁企業中,亦是如此,要時刻做到居安思危,警鐘長鳴,防患于未然。消防給水設施是滅火救援的重要基礎和前提條件[1]。本文以新疆某電解鋁廠為例,介紹電解鋁廠消防給水系統的設計計算有關內容。

1 設計內容及采用的標準規范

設計內容包括各車間廠房及公輔設施室內、室外消防給水系統。設計執行的主要規范與標準：《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)、《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB 50974-2014,以下簡稱“水消規”)、《有色金屬工程設計防火規范》(GB 50630-2010)、《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》(GB 50067-2014)、《自動噴水滅火系統設計規范》2005年版GB 50084-2001)等。設計中尤其是水消規的應用,這是我國第一本關于消防給水和消火栓系統的專用規范,涵蓋了設計、施工、調試等的內容,已于2014年10月1日實施[2、3]。

2 消防給水系統

2.1 消防水量

本項目廠區面積共為110公頃。根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2014)、《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014)中有關規定：廠區同一時間內發生火災次數為二起,廠區消防用水量按最大的2座建筑物考慮,為整流所和汽車庫。整流所為丙類建筑,h＜24m,50000＞V＞20000m3,室內消火栓水量20L/s,室外30L/s;汽車庫為Ⅲ類車庫,室內消火栓水量10L/s,室外15L/s,汽車庫設置自動噴淋系統,自噴水量為26.8L/s。整流所和汽車庫的室內、外消火栓用水按火災延續時間按3小時計,汽車庫自噴系統的持續噴水時間按1小時計,計算出全廠一次消防水量為906.48m3。

2.2 消防水力計算

消防水泵揚程按下式計算：

式中：H——消防水泵揚程(m);

Δh——最不利點消火栓高程與消防蓄水池最低液位高差(m);

hz——管道總水頭損失(m);

Hxh——消火栓栓口處所需水壓(mH2O);

管道總水頭損失按下式計算：

式中：hy——管道沿程水頭損失(m);

hj——管道局部水頭損失(m);

管道沿程水頭損失計算：

式中：λ——沿程阻力系數;

l——管道長度;

dj——管道計算內徑;

v——管道斷面水流平均流速;

g——重力加速度;

管道局部阻力損失按下式計算：

式中：ζ——管道局部阻力(m)。

室內管道單位長度水頭損失按下式計算：

式中：Ch——海澄—威廉系數。

消火栓栓口處所需壓力按下式計算：

式中：Hd——消防水帶的水頭損失(mH2O);

Hq——水槍噴嘴造成一定長度的充實水柱所需水壓(mH2O);

qxh——消火栓射流出水量(L/s);

Ad——水帶的比阻;

Ld——水帶長度(m);

B——水流特性系數。

本項目消防用水最不利點距離消防加壓泵站1200 m,Δh=17.5m,設計管道采用鋼絲網骨架塑料復合管(SRTP),管徑DN250mm,最終計算出水泵揚程H=88.5m。

2.3 消防給水加壓泵站及室內外消防給水系統

全廠設計一套臨時高壓消防給水系統,在全廠加壓泵站,設置3臺消防水泵給水泵,2用1備,單臺水泵流量Q=55L/s,H=90 m,N=11 0k W。消防供水泵為臥式恒壓切線消防專用泵,滿足建筑物防火需要,按照《消防泵性能要求和試驗方法》國家標準采用特殊水力設計和結構設計。消防水泵與普通離心水泵相比具有流量～壓力(Q-P)特性曲線平坦無駝峰、流量壓力分檔更適宜滅火給水的特點。另外,消防水泵因轉動產生摩擦部分的所有零件均采用耐磨、耐輻射、抗嚙合的材料制造,從而保證泵具有較高的可靠性。

全廠加壓泵站設有2座500m3鋼筋混凝土蓄水池用于存儲消防用水。906.48m3一次消防用水存儲在蓄水池中,蓄水池液位可就地顯示,亦可在消防控制室實時顯示。加壓泵站有2條出水管道直接與廠內環狀消防給水管網連接,其中1條出水管關閉時,另外1條出水管仍能通過全部消防水量。

消防給水室外管網設地下式消火栓,每個消火栓設D N 100和D N 65的栓口各1個,消火栓的設置間距不大于120m,消防栓的保護半徑不大于150米。消火栓沿道路兩旁設置并宜靠近道路交叉路口,消火栓距路邊不大于2米,距建筑物外墻不小于5米。管網的設計埋深保證道管頂最小覆土深度不得小于項目所在地土壤冰凍線以下0.30 m。另外,在管網管線的適當位置均設有閥門井,以便日常檢修維護。

本設計電解廠區整流所等建筑物室內設有消火栓,室內消火栓的設置位置滿足火災時有兩支水槍的兩股充實水柱同時到達室內任何部位,保證兩個消火栓間距不大于30m。選用SN65,QZ19,L=25m規格的消火栓,對于超壓的室內消火栓系統選用減壓穩壓型消火栓。車庫除了設置室內消火栓系統外,還設置有自動噴淋系統,車庫火災危險等級為中危險Ⅱ級,按規范要求噴水強度不小于8L/min·m2,作用面積160m2。噴頭選用ZST-15系列直立型標準玻璃球灑水噴頭,流量系數為80L·(Mpa)-1/2/min,公稱動作溫度57℃。

3 結語

對于電解鋁企業,消防給水系統可通過室外消火栓給水系統、室內消火栓給水系統以及自動噴淋系統等設施實現,給水系統可以有效防護火災的發生,可以有效保護建筑物以及相關人員的生命財產安全。消防無小事,在實際設計工作中,廣大消防設計者要嚴格執行規范標準,確保消防設計到位,消防驗收合格,充分發揮消防工程為企業保駕護航的功能。

[1] 祁祖興.消防給水設施建設及理論探討[J].消防科學與技術,2009,28(5)：336-338.

[2] 張斌,“水消規”中消防給水系統設計分析及應用[J].給水排水,2015,(8)：121-126.

[3] 岑洪金,江帆,王峰,新“水消規”下室外消防給水系統設計探討[J].給水排水,2016,42(1)：142-144.